特高压电网内部过电压及其限制措施.ppt

2004-12-14 CEPRI 中国电力科学研究院 特高压电网内部过电压及其限制措施 陈 维 江 武汉高压研究所 2005/11/20 内部过电压的分类 暂时过电压 工频过电压 谐振过电压 操作过电压 接地短路过电压 合闸过电压 单相重合闸过电压 分闸过电压 故障清除过电压 潜供电弧与恢复电压 工频过电压产生的原因包括空载长线路的电容效应、不对称接地故障引起的健全相电压升髙、甩负荷等，和系统结构、容量、参数及运行方式有关。一般工频过电压的幅值不高，但持续时间较长。 工频过电压在超、特高压电网中有重要影响： 直接影响操作过电压的幅值； 是避雷器额定电压选择的重要依据； 影响电气设备的耐压水平。 电力系统中由于出现串、并联谐振而产生的过电压称为谐振过电压。 工频谐振 参数谐振 谐振过电压对电网安全危害较大，应在电网建设和运行中设法避免。 操作过电压 电力系统中的电容、电感均为储能元件，当操作或故障使其工作状态发生变化时，将有过渡过程产生。在过渡过程中，由于电源继续供给能量，而且储存在电感中的磁能会在某一瞬间转化为以静电场能量的形式储存于系统的电容之中，所以可产生数倍与电源电压的操作过电压。 操作过电压幅值高、持续时间短，决定着输变电设备的绝缘水平。 避雷器额定电压的选择 避雷器额定电压的选择 对66及以下中性点非有效接地系统，工频过电压 为 p.u.，持续时间10s＜ T ＜ 2h，选择避雷器持续运行电压Uc 使用高压并联电抗器补偿特高压线路充电电容 考虑使用可调节或可控高抗 特高压输电线路的自然功率和充电功率均与线路的运行电压的平方成正比。1000kV输电线路的输送功率是500kV输电线路的4倍以上；同时，其充电功率也为500kV线路的4倍以上。当特高压线路输送功率较大（重载运行）时，为保持系统的感性无功功率和容性无功功率接近平衡，高压电抗器须运行在较低的补偿度。在特高压线路轻载运行或空载时，为限制工频电压升高，高压电抗器须运行在较高的补偿度。 使用良导体地线(或光纤复合架空地线OPGW) 使用良导体地线可降低K值（X0/X1 ） ，有利于减少单相接地甩负荷过电压。 接地系数 使用线路两端联动跳闸或过电压继电保护 该方法可缩短高幅值无故障甩负荷过电压持续时间。 选择合理的系统结构和运行方式，以降低工频过电压。 工频传递谐振 线路末端接有电抗器L，线路首端两相（B、C）合上，一相（A）断开，相电 参数谐振 在含有周期性变化的电感回路中，当感抗周期性变化的频率为电源频率的偶数倍，并有一定的容抗配合时，可能出现谐振过电压，此即为参数谐振过电压。 最常见的参数谐振过电压是“自励磁过电压”，它属于工频参数谐振，供给自励磁的能源是水轮机或气轮机。 实际电力系统中可以考虑如下的消除自励磁的措施： 采用快速自动调节励磁装置 增大阻尼回路阻尼电阻 空载线路的充电合闸在大容量的系统侧进行，不在孤立电机侧进行 增加投入发电机的数量，破坏产生自励磁条件 在特高压网中，可在线路侧装设并联电抗器，破坏产生自励磁条件 操作过电压及其限制措施 接地短路过电压 接地短路在正常相产生的过电压, 除了靠线路两端MOA限制外，一般没有什么特别办法。因此在特高压的操作过电压研究中，以它作为限制操作过电压的底线，将合闸和分闸过电压限制到与其相当的范围内。 潜供电弧及恢复电压 HSGS是将故障点的开放性电弧转移至两侧接地开关,使故障相上的电压和故障点的潜供电流大大降低,从而使电弧易于熄灭。HSGS 的操作步骤为: 单相接地故障发生,产生一次电弧; 故障相两端断路器跳闸,一次电弧熄灭,二次电弧(潜供电弧) 产生; 装设于故障相两端的HSGS 快速接地,潜供电弧熄灭; HSGS 快速断开; 断路器重新闭合,输电线路恢复正常运行。 装设HSGS后,由于HSGS的接地,故障相的电压被迫降低;故障相两端对地电容被短路,与故障点构成分流支路,从而减小了流经短路点的潜供电流。有利于电弧的熄灭。 下表列出了长度为150km的500kV线路，在未装设并联电抗器条件下，采用HSGS前后的潜供电流和